施曉煒，蔣敏杰

(江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213000)

某機(jī)組燃?xì)饪刂崎y指令偏差原因分析與處理

施曉煒，蔣敏杰

(江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213000)

109FA燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中出現(xiàn)燃?xì)饪刂崎yPM4閥位的指令與反饋存在偏差，威脅機(jī)組安全運(yùn)行。針對(duì)該故障進(jìn)行原因查找并最終解決了問(wèn)題。

液壓油系統(tǒng)；PM4；閥位偏差；指令與反饋

0 引言

某公司#1機(jī)組是由GE公司生產(chǎn)的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，型號(hào)為S109FA。該機(jī)組為單軸聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，于2005年6月正式投入運(yùn)行，整體運(yùn)行狀況良好。機(jī)組的燃燒室中含有18個(gè)低NOx燃燒器，由燃?xì)饪刂崎yD5，PM1，PM4聯(lián)合控制，其中燃?xì)饪刂崎yPM4直接控制燃燒器中4個(gè)燃?xì)忸A(yù)混噴氣口的燃?xì)饬髁?，?dāng)其閥位指令與反饋發(fā)生偏差過(guò)大時(shí)，可造成進(jìn)入燃燒室的燃?xì)饬髁颗c機(jī)組負(fù)荷不匹配，從而引起燃燒不穩(wěn)定。

1 故障現(xiàn)象

2016年7月18日，#1機(jī)在270 MW負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)VGC-3閥位指令(即PM4)與反饋偏差報(bào)警。通過(guò)查詢機(jī)組控制系統(tǒng),得到閥位指令為73.0%,閥位反饋為74.6%，偏差為-1.6%，而指令與閥位偏差允許范圍為-0.30%～0.30%。停機(jī)后，對(duì)燃?xì)饪刂颇K的PM4進(jìn)行試驗(yàn)檢查，發(fā)現(xiàn)燃?xì)饪刂崎yPM4的閥位指令與反饋偏差較大。

2 系統(tǒng)介紹

依據(jù)上述可知，當(dāng)時(shí)的機(jī)組負(fù)荷為滿負(fù)荷的70%，此時(shí)運(yùn)行狀態(tài)處于871.0 ℃基準(zhǔn)燃燒溫度(TTF1)至1 248.9 ℃之間[1]。依據(jù)運(yùn)行規(guī)程以及圖1所示，應(yīng)使燃?xì)馀c空氣的燃燒比例增大，故燃?xì)饪刂崎yPM4的閥位指令應(yīng)不斷增大。此時(shí)伺服閥電信號(hào)迅速轉(zhuǎn)化為液壓信號(hào)，不斷有液壓油經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)、伺服閥、卸荷閥進(jìn)入燃?xì)饪刂崎yPM4的油腔，燃?xì)饪刂崎yPM4油腔內(nèi)的油壓不斷增大，不斷平衡燃?xì)饪刂崎yPM4的彈簧的彈力，使燃?xì)饪刂崎y的閥位開度逐漸增大以達(dá)到運(yùn)行要求。

圖1 PM4燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)

根據(jù)圖1可知，燃?xì)饪刂崎yPM4的控制方式主要采用液壓油控制。PM4燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)主要包含濾網(wǎng)、伺服閥、卸荷閥，線性位移傳感器(LVDT)以及燃?xì)饪刂崎y，這些部件均是控制油閥位產(chǎn)生偏差的影響因素，需逐個(gè)進(jìn)行分析。

圖1中方框?yàn)榘l(fā)生燃?xì)饪刂崎yPM4閥位指令與反饋偏差的直接設(shè)備，燃?xì)饪刂崎y通過(guò)平衡彈簧壓力控制閥門的閥位，同時(shí)LVDT直接將燃?xì)饪刂崎y的當(dāng)前閥位進(jìn)行反饋[2]。

假設(shè)燃?xì)饪刂崎yPM4的指令為α( % ) ，LVDT的反饋為β(%) ，燃?xì)饪刂崎y的最大變化量為ΔΧ(mm)，燃?xì)饪刂崎y的彈簧剛度為K(N/mm) ，進(jìn)入燃?xì)饪刂崎y液壓油的壓力值為F(N)，指令與反饋偏差為γ(%)。公式分析如下

β=F/(KΔX)，

(1)

γ=α-β。

(2)

由以上公式可知，當(dāng)γ居于-0.30%～0.30%之外，可判定發(fā)生閥位指令與反饋偏差的故障。

3 原因分析

根據(jù)圖 1，可推斷可能引起燃?xì)饪刂崎yPM4的指令與閥位反饋偏差過(guò)大的故障的原因主要有以下幾種：濾網(wǎng)堵塞、伺服閥故障、卸荷閥故障。

3.1 濾網(wǎng)

濾網(wǎng)處于壓力油進(jìn)入PM4的入口處，其作用能對(duì)即將進(jìn)入PM4的壓力油進(jìn)行過(guò)濾，保護(hù)PM4設(shè)備管道上的配件免受磨損，防止堵塞。

如果濾網(wǎng)發(fā)生堵塞，產(chǎn)生壓降，造成壓力油的壓力低于運(yùn)行要求，直接引起LVDT的反饋偏小，進(jìn)而造成指令與反饋偏差增大。濾網(wǎng)前后壓力分析見(jiàn)表1 。

表 表1 濾網(wǎng)前后壓力分析表 MPa

分析表1可知，3次測(cè)量，濾網(wǎng)前后壓降控制在0.1 MPa左右，均滿足運(yùn)行要求，可排除其對(duì)PM4的影響。

3.2 伺服閥

從濾網(wǎng)出來(lái)的壓力油隨后進(jìn)入伺服閥，PM4中的伺服閥為典型的電液伺服閥，工作方式主要通過(guò)將小功率的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為大功率的液壓能輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)PM4燃?xì)饪刂崎y的指令控制[3]。

針對(duì)此伺服閥，主要采取以下措施：更換新的伺服閥；將此伺服閥與#2同位置的伺服閥更換。更換結(jié)束后，應(yīng)調(diào)整對(duì)應(yīng)伺服閥零偏使其能自關(guān)，并對(duì)其重新標(biāo)定，保證均能處于零位無(wú)誤狀態(tài)，接著對(duì)PM4再次進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果變化不大，可排除伺服閥的影響。

3.3 卸荷閥

進(jìn)入PM4燃?xì)饪刂崎y的最后的設(shè)備為卸荷閥，卸荷閥出故障后，卸荷閥中通道不利于經(jīng)過(guò)伺服閥的壓力油進(jìn)入，造成PM4燃?xì)饪刂崎y無(wú)法及時(shí)對(duì)來(lái)自伺服閥的指令信號(hào)作出反饋。

為排除是否為卸荷閥原因造成的反饋偏差，更換卸荷閥后調(diào)取運(yùn)行曲線如圖2所示，發(fā)現(xiàn)PM4指令與反饋的偏差為-0.25%，同時(shí)PM1指令與反饋的偏差為+0.21%，問(wèn)題由此確認(rèn)。

經(jīng)過(guò)解體，發(fā)現(xiàn)卸荷閥的外環(huán)第1級(jí)與第2級(jí)的O型圈有明顯的破損，造成安全油可通過(guò)破損處滲透。卸荷閥中的O型圈屬于軸用YX型O形圈，主要用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)液壓油缸中活塞桿的密封，基本制作材料為橡膠。

造成O型圈破損主要原因?yàn)槟Σ梁湍p[4]，磨損程度主要取決于摩擦力，而摩擦力的大小直接與工作液體承受壓力的大小相關(guān)。卸荷閥安全油的壓力一般為11.0 MPa，故產(chǎn)生的摩擦力比較大。由于橡膠本身導(dǎo)熱性能較差，當(dāng)摩擦力增大時(shí)摩擦熱隨之增大，引起橡膠老化，引起O型圈失效乃至破損。

圖2 更換卸荷閥后的試驗(yàn)結(jié)果

當(dāng)卸荷閥處于工作狀態(tài)，安全油注入，平衡卸荷閥設(shè)定的壓力，卸荷閥內(nèi)部通道右移，卸荷閥由閉路狀態(tài)切換為通路狀態(tài)。如果伺服閥處于打開狀態(tài)，經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)的壓力油可快速穿過(guò)伺服閥及卸荷閥，作用于燃?xì)饪刂崎y。因此，針對(duì)伺服閥的指令能很快在燃?xì)饪刂崎y的位置處得到反饋。

但是，由于卸荷閥的O型圈(圖中用黑色橢圓標(biāo)注)損壞，使安全油可滲透進(jìn)入通道內(nèi)部，造成卸荷閥通道內(nèi)部的壓力油與安全油匯集在一起。進(jìn)入燃?xì)饪刂崎y的油的流量發(fā)生偏差，從而來(lái)自燃?xì)饪刂崎y的反饋與指令產(chǎn)生偏差。

4 結(jié)論

當(dāng)#1機(jī)燃?xì)饪刂颇K的PM4發(fā)生指令與燃?xì)饪刂崎y閥位反饋偏差較大的故障時(shí)，經(jīng)過(guò)分析，可得到以下幾點(diǎn)結(jié)論。

(1)當(dāng)PM4中的濾網(wǎng)壓降過(guò)大時(shí)，易造成壓力油的壓力低于運(yùn)行要求，直接引起LVDT的反饋偏小，建議定期安排檢修人員檢查濾網(wǎng)的前后壓差，一旦發(fā)現(xiàn)壓差過(guò)大，應(yīng)及時(shí)更換濾網(wǎng)。

(2)當(dāng)PM4輸入伺服閥的電信號(hào)與液壓信號(hào)不匹配，可造成指令偏差，建議定期安排對(duì)伺服閥進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)，使其電信號(hào)與液壓信號(hào)一致，保證指令偏差在安全范圍以內(nèi)。

(3)當(dāng)卸荷閥的O型圈存在破損或者卸荷閥內(nèi)漏時(shí)，造成掛閘狀態(tài)安全油滲透，同樣可造成伺服閥的動(dòng)作指令信號(hào)與燃?xì)饪刂崎yPM4的反饋信號(hào)偏差。為避免卸荷閥出現(xiàn)破損及內(nèi)漏影響機(jī)組運(yùn)行，建議定期安排檢修人員檢查更換O型圈。

[1]焦樹建，孫守林，張艷春，等.燃?xì)廨啓C(jī)與燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)裝置[M].北京:中國(guó)電力出版社，2007.

[2]蔣華敏.LVDT差動(dòng)變壓器式線性位移傳感器的現(xiàn)狀和動(dòng)態(tài)[J].傳感器技術(shù)，1988.2:62-64.

[3]趙金陽(yáng)，徐陽(yáng)，張武軍，等.電液伺服控制裝置的研發(fā)探討[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2010.2:94-95.

[4]鄭之盛.O形密封圈密封性能影響因素分析[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010.22:426-427.

TF 557

B

1674-1951(2017)12-0035-02

2017-08-01；

2017-10-20

(本文責(zé)編：齊琳)

施曉煒(1993—)，男，江蘇南通人，助理工程師，從事燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)及燃?xì)膺M(jìn)氣系統(tǒng)方面的工作(E-mail:1433002984@qq.com )。蔣敏杰(1985—)，男，江蘇武進(jìn)人，助理工程師，從事燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組燃機(jī)汽機(jī)本體及調(diào)速系統(tǒng)方面的工作(E-mail:flpjmj@163.com)。